Trykkavhengighet for varmekapasiteten Termokjemi Standard dannelsesentalpi Kalorimetri 90

Transkript

1 ,11+2/' 6\PEROHU 15,QQOHGQLQJ 21 *DVVHU Ideell gasslov Empirisk grunnlag for ideell gasslov Teoretisk grunnlag for ideell gasslov Kinetisk gassteori kollisjonsteori Reelle gasser Fasediagram for reelle gasser og kritisk punkt Van der Waals tilstandsligning for reelle gasser Andre tilstandsligninger Loven om korresponderende tilstander Virialutviklingen Intermolekylære krefter i gasser Litteratur Oppgaver 59 (QHUJLWHUPRG\QDPLNNHQVI UVWHORY Tilstandsfunksjoner Termodynamikkens første lov Beregning av arbeid Arbeid ved reversibel ekspansjon av en gass Arbeid ved irreversibel ekspansjon av en gass Sammenheng mellom energi og effekt Indre energi og entalpi Prosesser ved konstant volum, indre energi Prosesser ved konstant trykk, entalpi Varmekapasitet Varmekapasiteter ved konstant volum og ved konstant trykk Sammenheng mellom & V og & P Temperaturavhengighet for varmekapasiteten Trykkavhengighet for varmekapasiteten Termokjemi Standard dannelsesentalpi Kalorimetri 90

2 2.6.3 Temperaturavhengighet for reaksjonsentalpier Entalpiendringer ved faseoverganger Termodynamikkens 1. lov anvendt på ideelle gasser Reversibel prosess ved konstant volum Reversibel prosess ved konstant trykk Reversibel prosess ved konstant temperatur Reversibel adiabatisk prosess Oppsummering av prosesser for ideelle gasser Eksempel på en tilfeldig valgt prosess Joule-Thomson-effekt Joule-Thomson-koeffisienten Joule-Thomsons inversjonstemperatur Litteratur Oppgaver 118 (QWURSLWHUPRG\QDPLNNHQVDQGUHORY Tolkning av begrepet entropi på mikroskopisk nivå Carnotmaskinen: varme omdannes til arbeid Carnot-syklusen Virkningsgrad for en Carnot-maskin Generell syklus, definisjon av entropi Endring i entropi for reversible og irreversible prosesser Den totale entropien øker i irreversible prosesser Beregning av entropiendringer Endring i entropi for prosesser der volum eller trykk holdes konstant Endring i entropi ved isoterm ekspansjon/kompresjon av en ideell gass Endring i entropi ved generell ekspansjon kompresjon av en ideell gass Entropiendring ved faseoverganger Entropiendring i blandprosesser Entropiendring i kjemiske reaksjoner Standard dannelsesentropi Entropimålinger Termodynamikkens tredje lov Hvordan oppnås temperaturer ned mot 0 K? Litteratur Oppgaver 160 *LEEV HQHUJLRJNMHPLVNOLNHYHNW Kriteria for termodynamisk likevekt Gibbs energi, prosesser ved konstant trykk Standard Gibbs energi Gibbs energi er en funksjon av temperaturen Helmholtz energi, prosesser ved konstant volum Beregninger av Gibbs energi i et lukket system Endring i Gibbs energi for en ideell gass i en isoterm prosess 170

3 4.4.2 Gibbs energi for en reell gass, fugasitet Termodynamiske sammenhenger, Maxwellrelasjonene Gibbs-Helmholtz ligning Kjemisk potensial Gibbs energi og tilgjengelig arbeid Kjemisk likevekt Kjemisk likevekt i ideelle system Kjemisk likevekt i reelle system Systemer med flere likevekter Likevektskonstantens temperaturavhengighet Trykkets innflytelse på en likevekt Litteratur Oppgaver 207 )DVHOLNHYHNWHUL UHQH VWRIIHU Fasediagram for enkomponentsystem Fasediagram for vann Fasediagram for noen rene komponenter Trykk- og temperaturavhengighet for likevekt mellom to faser Damptrykkets termodynamikk Damptrykk Clapeyrons ligning Clausius-Clapeyrons ligning Sammenheng mellom fordampningstrykk og ytre trykk Høyere ordens faseoverganger i enkomponentsystem Første ordens faseoverganger Andre ordens faseoverganger Væskeoverflater Overflatespenning Termodynamikk for overflater Kapillareffekt Damptrykk for dråper (Kelvins ligning) Litteratur Oppgaver 234 )DVHOLNHYHNWHURJHJHQVNDSHUIRUO VQLQJHURJEODQGLQJHU Ideelle og reelle blandinger Raoults lov og Henrys lov Damptrykksdiagram og kokepunktsdiagram for ideelle binære system Reelle blandinger Destillasjon Partielle molare størrelser Partielle molare volum Gibbs-Duhems ligning 264

4 6.2.3 Andre egenskaper ved partielle molare størrelser Termodynamikk for løsninger og blandinger Kjemisk potensial, aktivitet og standardtilstand Ideelle blandinger Termodynamiske eksessfunksjoner Kolligative egenskaper Damptrykksreduksjon Frysepunktsnedsettelse og kokepunktsforhøyelse Osmose Fasediagram for flerkomponentsystem Gibbs faseregel Væske/væske-diagram for binære system Væske/fast stoff-diagram for binære system Fasediagram med intermediære faser System med tre komponenter Litteratur Oppgaver 312 YDQWHPHNDQLNN Elektromagnetisk stråling Fotoner og fotoelektrisk effekt Empiri skapte et behov for kvantemekanikk Stråling fra svarte legemer Varmekapasitet ved lave temperaturer Spektroskopi Partikkel-bølgedualisme Elektromagnetisk stråling har partikkelnatur Partikler har bølgenatur Grunnleggende teori for kvantemekanikk Bohrs atomteori Heisenbergs usikkerhetsrelasjon Schrödingerligningen Grunnleggende prinsipper i bølgemekanikk Sannsynlighetstetthet og bølgefunksjoner Ortogonalitet og degenerasjon Kvantemekanikk for noen enkle system Translasjon Partikkel i endimensjonal boks Partikkel i tredimensjonal boks Partikkel i fri bevegelse Vibrasjon Klassisk harmonisk oscillator Kvantemekanisk harmonisk oscillator Rotasjon Klassisk mekanikk for roterende partikkel Kvantemekanisk beskrivelse av roterende partikkel i to dimensjoner 368

5 7.8.3 Stiv rotator Kvantemekanisk beskrivelse av roterende partikkel i tre dimensjoner Spinn Vinkelmoment for spinnbevegelser Spinn for elektronet Magnetisk moment Kvantemekanisk modell av atomer med et elektron Bølgefunksjoner Atomorbitaler Litteratur Oppgaver 391 6WDWLVWLVNWHUPRG\QDPLNN Molekylære energiformer Translasjonsenergi Rotasjonsenergi Vibrasjonsenergi Statistiske sannsynlighetsfordelinger Boltzmanns fordelingslov Maxwell-Boltzmanns fordelingslov Partisjonsfunksjoner Partisjonsfunksjonen for et molekyl Den kanoniske partisjonsfunksjon Oppdeling av den molekylære partisjonsfunksjonen Partisjonsfunksjonen for translasjon Partisjonsfunksjonen for rotasjon Partisjonsfunksjonen for vibrasjon Elektronenes bidrag til partisjonsfunksjonen Beregning av termodynamiske størrelser fra partisjonsfunksjoner Tilstandsfunksjoner Likevektskonstanter Tilstandsligninger Ideell gasslov Reelle gasser Litteratur Oppgaver 437 (OHNWURO\WWO VQLQJHU Grunnleggende størrelser og begrep for elektrolyttløsninger Ledningsevne for elektrolyttløsninger Svake elektrolytter Ostwalds fortynningslov Van t Hoffs i-faktor 449

6 9.3.3 Metode for beregning av molar konduktivitet Sterke elektrolytter Transport av ioner Kohlrauschs lov og ionekonduktiviteter Ionemobilitet Transporttall for ioner Eksperimentelle metoder for å måle transporttall Termodynamikk for elektrolyttblandinger Kjemisk potensial for sterke elektrolytter Debye-Hückels grenselov Blandingsentalpi og -entropi Litteratur Oppgaver 475 (OHNWURNMHPL Grunnleggende begrep i elektrokjemien Galvaniske celler Daniell-cellen Standard elektrodepotensial Batterier Brenselceller Termodynamikk for elektrokjemiske celler Elektrokjemisk potensial Elektrokjemisk likevekt Nernst ligning Konsentrasjonsceller Konsentrasjonsceller med ulike elektrodekonsentrasjoner Konsentrasjonsceller med ulike elektrolyttkonsentrasjoner Et væskekontaktpotensial Anvendelser av emf-målinger Bestemmelse av termodynamiske funksjoner Bestemmelse av ( o og midlere ioneaktivitetskoeffisienter Bestemmelse av løselighetsprodukt Ioneselektive elektroder ph-målinger Potensiometrisk titrering Elektrolyse Overspenning og elektrodeprosesser Industrielle elektrokjemiske prosesser Korrosjon Hva skjer når jern ruster? Korrosjonsbeskyttelse Litteratur Oppgaver 528

7 7UDQVSRUWSURVHVVHU Transport i gasser Gassdiffusjon Termisk ledningsevne Viskøs flyt Diffusjon Ficks 2. lov og diffusjonsmålinger Brownske bevegelser og selvdiffusjon Viskositet Poiseuilles ligning og viskositetsmålinger Temperaturavhengighet for viskositet i væsker Temperaturavhengighet for viskositet i gasser Koblete transportprosesser Litteratur Oppgaver 547 5HDNVMRQVNLQHWLNN Reaksjonshastighet Hastighetslover Nulte ordens reaksjoner Første ordens reaksjoner Andre ordens reaksjoner Q-te ordens reaksjoner Andre reaksjoner Kjemiske likevekter Sammenheng mellom og N Reaksjonsmekanismer Hastighetsbestemmende trinn Totrinns reaksjoner Tilnærming til stasjonær tilstand Reaksjonshastigheters temperaturavhengighet Arrhenius ligning Frekvensfaktoren Aktiveringsenergi Eyringteorien (Transition-state theory) Eksperimentelle metoder Saktegående reaksjoner Raske reaksjoner Katalyse Heterogen katalyse Homogen katalyse Enzymkatalyserte reaksjoner Michaelis-Menten-mekanismen 591

8 Inhibering (forhindringsreaksjoner) Litteratur Oppgaver 608 MHPLVNHUHDNWRUHU Molbalanser og viktige definisjoner Reaksjonshastighet Isoterme og adiabatiske reaktorer Generell molbalanse Omsetningsgrad Molbalanse for satsreaktoren Molbalanse for blandetankreaktoren Molbalanse for rørreaktoren Dimensjonering av reaktorer Første ordens reaksjoner i en kontinuerlig reaktor Dimensjonering av blandetankreaktor Dimensjonering av rørreaktor Dimensjonering av reaktorer koblet i serie Dimensjonering av satsreaktor Sammenheng mellom konsentrasjon og omsetningsgrad Støkiometriske tabeller for reaksjoner i satsreaktor Støkiometriske tabeller for reaksjoner i kontinuerlige reaktorer Støkiometriske tabeller for reaksjonsblandinger med variabelt volum Litteratur Oppgaver 644 9HGOHJJ 647 / VQLQJSnRSSJDYHU 653 6WLNNRUG 783